一种无人机桥梁巡检系统技术方案

一种无人机桥梁巡检系统，包括无人机、用于采集桥梁图像数据的摄像机模块、用于检测无人机的前端与桥梁之间距离的前向距离感知模块、用于检测无人机的左端与桥梁之间距离的左侧距离感知模块、用于检测无人机的后端与桥梁之间距离的后向距离感知模块、用于检测无人机的顶部与桥梁之间距离的顶部距离感知模块、用于检测无人机的右端与桥梁之间距离的右侧距离感知模块、用于同步采集和融合图像数据与距离数据的图像与距离融合模块、用于图像与数据传输的图像及数据传输模块、用于无人机定位的GPS/地磁模块和IMU惯性传感器。本实用新型专利技术提供了一种可适应桥梁检测的无人机桥梁巡检系统。

An unmanned aerial vehicle bridge inspection system

A UAV bridge inspection system, including UAV, bridge is used for collecting image data for the detection of UAV camera module, and the front end of the distance between the bridge prior to the distance perception module, for the detection of the UAV and the distance between the bridge on the left side of the left distance sensing module, for the detection of the UAV and the back end of the bridge distance to distance perception module, for the detection of the UAV and the distance between the top of the bridge top distance perception module, for the detection of the UAV and the right end of the bridge the distance between the right distance perception module, used for synchronous acquisition and image data fusion and distance data fusion module, image and distance for image and data transmission image and data transmission module for UAV positioning GPS/ geomagnetic module and IMU inertial sensors. The utility model provides an unmanned aerial vehicle bridge inspection system which can be adapted to bridge detection.

【技术实现步骤摘要】
一种无人机桥梁巡检系统
本技术涉及无人机
，尤其是涉及一种无人机桥梁巡检系统。
技术介绍
随着航拍技术、遥感技术的不断发展，无人机应用更多地渗透到各行各业。无人飞行器可分许多类别，其中无人多旋翼飞行器因结构简单、价格相对低廉、运输携带方便等优点可应用于公路桥梁检测、线路巡检等领域。通过桥梁检测，我们可以确保桥梁的使用安全；及早发现桥梁病害及异常现象；为桥梁的维修养护提供科学依据，以适时采取合理的维修加固方法，延长桥梁的使用寿命、提高其承载能力，降低桥梁的维护费用，或拆除重建；考察桥梁是否能满足将来运输量的要求；为桥梁设计、规范修订和完善等提供依据。然而目前没有一种适合桥梁巡检的无人机图像与桥体距离检测系统。普通的航拍无人机，图像设备一般挂载在飞行器下方，无法朝上拍摄。同时一般的测距避障，会检测飞行器四周及下方，不检测飞行器上方情况。同时为了完成如准确的裂缝检测，需要得到带有距离信息的图像作为数据源，而传统的无人机航拍设备无法满足该类任务的要求。
技术实现思路
为了克服现有无人机存在不能检测飞行器上方情况的缺陷，本技术提供了一种可适应桥梁检测的无人机桥梁巡检系统。本技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种无人机桥梁巡检系统，包括无人机、用于采集桥梁图像数据的摄像机模块、用于检测无人机的前端与桥梁之间距离的前向距离感知模块、用于检测无人机的左端与桥梁之间距离的左侧距离感知模块、用于检测无人机的后端与桥梁之间距离的后向距离感知模块、用于检测无人机的顶部与桥梁之间距离的顶部距离感知模块、用于检测无人机的右端与桥梁之间距离的右侧距离感知模块、用于同步采集和融合图像数据与距离数据的图像与距离融合模块、用于图像与数据传输的图像及数据传输模块、用于无人机定位的GPS/地磁模块和IMU惯性传感器，所述摄像机模块、顶部距离感知模块、GPS/地磁模块分别设置在无人机的机身的顶部，所述前向距离感知模块设置在无人机的机身的前端，所述左侧距离感知模块设置在无人机的机身的左侧，所述后向距离感知模块设置在无人机的机身的后端，所述右侧距离感知模块设置在无人机的机身的右侧；所述摄像机模块、前向感知模块、左侧距离感知模块、后向距离感知模块、顶部距离感知模块、右侧距离感知模块分别与所述图像与距离融合模块连接，所述图像与距离融合模块分别与图像及数据传输模块、无人机飞行控制器连接，所述图像及数据传输模块与地面站控制系统连接，所述GPS/地磁模块、IMU惯性传感器分别与无人机飞行控制器连接。进一步，所述摄像机模块包括云台相机，所述云台相机通过云台连接件安装在无人机的机身的顶部，所述云台相机的云台为上置式三轴无刷云台，所述云台相机的云台与云台连接件之间还设有用于云台减震吸震的云台减震吸震部件。再进一步，所述前向感知模块、左侧距离感知模块、后向距离感知模块、顶部距离感知模块、右侧距离感知模块均为距离传感器。更进一步，所述无人机为四旋翼飞行器。本技术的有益效果主要表现在：1、设计了一种适合安装上置式云台的无人机结构，重点在于降低无人机重心，保证足够的空间来安装上置式云台、距离传感器、图像与距离数据融合模块等其他设备；2、在巡检任务中，需要得到无人机与待测桥梁之间的距离，因此设计了多个距离传感器感知各方向的距离，同时为了为拍摄到的图像提供同步的距离数据，设计了图像与距离数据融合模块，该模块可以同步采集和融合图像数据和距离数据，为后期的裂缝检测提供图像和所对应的距离数据；3、设计了一种适配桥梁巡检相机上置式三轴无刷云台，结构上，在悬挂式云台的基础上，重新设计了云台的部分结构，采用CNC及3D打印重新制作了部分零件；使得云台可以倒置运行并可以挂载在无人机的顶部；云台增稳控制上，调整了IMU惯性传感器的位置，在原有控制板的基础上，修改了相应功能，使得倒置的云台也可以完成增稳及方向控制。附图说明图1是本技术的原理框图。图2是本技术的结构示意图。图3是图2的俯视图。图4是图2的侧视图。具体实施方式下面结合附图对本技术作进一步描述。参照图1～图4，一种无人机桥梁巡检系统，包括无人机、用于采集桥梁图像数据的摄像机模块4、用于检测无人机的前端与桥梁之间距离的前向距离感知模块2、用于检测无人机的左端与桥梁之间距离的左侧距离感知模块5、用于检测无人机的后端与桥梁之间距离的后向距离感知模块8、用于检测无人机的顶部与桥梁之间距离的顶部距离感知模块10、用于检测无人机的右端与桥梁之间距离的右侧距离感知模块9、用于同步采集和融合图像数据与距离数据的图像与距离融合模块、用于图像与数据传输的图像及数据传输模块、用于无人机定位的GPS/地磁模块7和IMU惯性传感器，所述摄像机模块4、顶部距离感知模块10、GPS/地磁模块7分别设置在无人机的机身的顶部，所述前向距离感知模块2设置在无人机的机身的前端，所述左侧距离感知模块5设置在无人机的机身的左侧，所述后向距离感知模块8设置在无人机的机身的后端，所述右侧距离感知模块9设置在无人机的机身的右侧；所述摄像机模块4、前向感知模块2、左侧距离感知模块5、后向距离感知模块8、顶部距离感知模块10、右侧距离感知模块9分别与所述图像与距离融合模块连接，所述图像与距离融合模块分别与图像及数据传输模块14、无人机飞行控制器6连接，所述图像及数据传输模块14与地面站控制系统连接，所述GPS/地磁模块7、IMU惯性传感器分别与无人机飞行控制器6连接。进一步，所述摄像机模块4包括云台相机，所述云台相机通过云台连接件3安装在无人机的机身的顶部，所述云台相机的云台为上置式三轴无刷云台，所述云台相机的云台与云台连接件3之间还设有用于云台减震吸震的云台减震吸震部件15。再进一步，所述前向感知模块2、左侧距离感知模块5、后向距离感知模块8、顶部距离感知模块10、右侧距离感知模块9均为距离传感器。更进一步，所述无人机为四旋翼飞行器。如图3和图4所示，无人机包括动力总成1、起落架11、天线12、电池13，电源模块采用电池。本技术的工作过程为：通过云台相机对桥梁进行拍照，通过前向感知模块、后向距离感知模块、左侧距离感知模块、右侧距离感知模块、顶部距离感知模块分别检测无人机的前后左右以及顶部与桥梁之间的距离，并将图像数据、各个方向的距离数据传送给图像与距离融合模块进行融合处理，通过图像及数据传输模块传输给地面站控制系统，地面站控制系统进行分析和处理；同时通过图像及数据传输模块传输给无人机飞行控制器进行分析和实时控制无人机的状态。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种无人机桥梁巡检系统，其特征在于：包括无人机、用于采集桥梁图像数据的摄像机模块、用于检测无人机的前端与桥梁之间距离的前向距离感知模块、用于检测无人机的左端与桥梁之间距离的左侧距离感知模块、用于检测无人机的后端与桥梁之间距离的后向距离感知模块、用于检测无人机的顶部与桥梁之间距离的顶部距离感知模块、用于检测无人机的右端与桥梁之间距离的右侧距离感知模块、用于同步采集和融合图像数据与距离数据的图像与距离融合模块、用于图像与数据传输的图像及数据传输模块、用于无人机定位的GPS/地磁模块和IMU惯性传感器，所述摄像机模块、顶部距离感知模块、GPS/地磁模块分别设置在无人机的机身的顶部，所述前向距离感知模块设置在无人机的机身的前端，所述左侧距离感知模块设置在无人机的机身的左侧，所述后向距离感知模块设置在无人机的机身的后端，所述右侧距离感知模块设置在无人机的机身的右侧；所述摄像机模块、前向感知模块、左侧距离感知模块、后向距离感知模块、顶部距离感知模块、右侧距离感知模块分别与所述图像与距离融合模块连接，所述图像与距离融合模块分别与图像及数据传输模块、无人机飞行控制器连接，所述图像及数据传输模块与地面站控制系统连接，所述GPS/地磁模块、IMU惯性传感器分别与无人机飞行控制器连接。...

【技术特征摘要】
1.一种无人机桥梁巡检系统，其特征在于：包括无人机、用于采集桥梁图像数据的摄像机模块、用于检测无人机的前端与桥梁之间距离的前向距离感知模块、用于检测无人机的左端与桥梁之间距离的左侧距离感知模块、用于检测无人机的后端与桥梁之间距离的后向距离感知模块、用于检测无人机的顶部与桥梁之间距离的顶部距离感知模块、用于检测无人机的右端与桥梁之间距离的右侧距离感知模块、用于同步采集和融合图像数据与距离数据的图像与距离融合模块、用于图像与数据传输的图像及数据传输模块、用于无人机定位的GPS/地磁模块和IMU惯性传感器，所述摄像机模块、顶部距离感知模块、GPS/地磁模块分别设置在无人机的机身的顶部，所述前向距离感知模块设置在无人机的机身的前端，所述左侧距离感知模块设置在无人机的机身的左侧，所述后向距离感知模块设置在无人机的机身的后端，所述右侧距离感知模块设置在无人机的机身的右侧；所述摄像机模块、前向感知模...

【专利技术属性】
技术研发人员：张平，刘清林，戴红良，高介敦，覃缘琪，陈志超，
申请(专利权)人：浙江省交通运输科学研究院，
类型：新型
国别省市：浙江,33